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提高硬岩隧道掘进速度qc成果secret

提高硬岩隧道掘进速度

QC成果报告

发表人：

XX集团一处有限公司XXXX南项目经理部

提高硬岩掘进速度QC小组

20XX年8月20日

提高硬岩隧道掘进速度

一、工程概况

1、工程概况

XX隧道位于XX省XX县与XX省XX县交界处，为分离式隧道，两洞线间距约40～60m,隧道最大埋深约710m。

左线起止里程为ZK263+949～K266+959.19,全长3010.19m；右线起止里程为YK263+975～K267+006.34，全长3031.34m；左、右线纵坡坡度分别为1.27%和1.3%,洞口采用削竹式洞门。

本隧道Ⅱ级围岩占92.5%，岩石为弱风化斑状二长花岗岩，岩性坚硬，地下水不发育，局部地下水渗流。

开挖采用开挖多功能开挖台架配合人工手持风钻开挖，非电毫秒雷管微差光面爆破，15T自卸汽车出碴。

2、小组概况

XXXX南项目经理部提高硬岩掘进速度QC小组成立于20XX年3月，小组成员由7人组成，自成立以来共开展有记录活动6次，全组成员接受TQC基础教育平均48小时以上，小组成员见下表1：

表1QC小组成员表

小组类别

攻关型

成立时间

20XX.3

小组名称

提高硬岩掘进速度QC小组

注册编号

课题注册时间

课题活动时间

20XX.3～20XX.8

小组人数

7人

序号

姓名

年龄

性别

文化程度

组内职务

职称

接受QC

教育时间

1

男

大专

组长

工程师

60小时

2

男

本科

副组长

高级工程师

54小时

3

男

本科

组员

助理工程师

48小时

4

男

本科

组员

助理工程师

48小时

5

男

专科

组员

技术员

48小时

6

男

专科

组员

高级工

48小时

7

男

本科

组员

助理工程师

48小时

二、选题理由

1、XX特长隧道为全线控制性工程，独头掘进超过3km，工期仅20个月，加快掘进速度是保证工期的决定性因素。

2、XX特长隧道花岗岩石硬（124MPa），掘进材料耗费大（仅火工品、钻头钻杆及相关二三项材料折合耗费28.98元/m3），而中标单价相对较低（含人、材、机耗费，共87.96元/m3），快速掘进可有效控制效益。

3、作为以隧道工程为主导的工程单位，有必要对各种类型的隧道掘进速度做研究，做到更加专业化。

综合上述原因，提高XX隧道硬岩掘进速度为QC小组公关的重点。

三、现状调查及设定目标

1、现状调查

小组成员认真对比分析了XX隧道前期开挖循环进尺情况，筛选了因阻工、停电等非项目可控制影响因素

表2前期开挖循环进尺统计表

组号

断面开挖

（分钟）

断面出渣

（分钟）

扒渣时间

（分钟）

测量时间

（分钟）

开挖进尺

（米）

备注

1

275

215

35

40

2.8

2

290

195

50

40

3.0

3

288

185

35

35

2.9

4

290

212

40

40

2.7

5

300

221

40

40

2.9

6

275

180

60

35

2.9

7

320

190

45

50

2.9

平均值

291

200

44

40

2.87

理想值

275

200

45

40

3.0

说明：

表中数据取自XX隧道开挖循环时间统计表，上述统计段均为Ⅱ级围岩。

表3影响掘进速度工序统计表

组号

工序名称

统计组数

未达到理想值组数

超出理想值比例

工序影响因素占总影响因素量比例

备注

1

断面开挖

7

5

71.4%

29.4%

主要因素

2

断面出渣

7

3

42.9%

17.6%

次要因素

3

扒渣时间

7

2

28.6%

11.8%

次要因素

4

测量时间

7

1

14.3%

5.9%

次要因素

5

开挖进尺

7

6

85.7%

35.3%

主要因素

工序影响因素合计

35

17

48.6%

说明：

表中数据取自XX隧道开挖循环时间统计表，上述统计段均为Ⅱ级围岩。

根据表3中数据，可得出影响隧道掘进施工进度因素组成比例见表4：

表4影响隧道掘进施工进度因素

由表2、表4中统计数据可知，断面出渣、扒渣时间、测量时间平均值在可控之中，属于影响掘进速度次要因素，而断面开挖时间、单循环开挖进尺控制相对较差，是影响掘进速度的主要因素，因此，切实提高钻爆工艺水平是解决问题的关键。

2、设定目标

由上述调查情况看，此阶段XX隧道掘进速度的提高，重点体现在解决钻爆工艺。

我们暂将目标设定为平均每循环进尺3.0m，平均每循环钻爆时间控制在275分钟内。

由于XX隧道属高地温高地应力隧道，易发生岩爆，存在安全隐患，实现此目标难度较大，但小组成员有信心，在确保做好岩爆各项预防措施同时，充分利用开挖分队班组长、分队长较高的责任心、较丰富的隧道施工经验，不断改进、尝试并完善，努力实现这一目标。

四、原因分析

根据同类型隧道施工经验，结合本工程的实际情况，小组在认真分析了与钻爆水平有关的各个环节，得出可能影响钻爆施工的诸多因素，总结如下：

五、要因确认

QC小组根据因果分析图，对影响掘进速度的各个因素进行了如下分析，并确定了主要影响因素及次要影响因素，详见表5：

表5要因确认表

序号

末端因素

确认方法

确认情况

负责人

是否要因

1

风力不够

现场验证

现场所用的空压机为调转的美国寿立牌LS-20-150H型电动空压机，风力强劲，且故障率较低。

但通风软管接头有漏风现象。

否

2

水压不够

现场测试

洞外高压水池水量不足，洞内高压水管线较长，使用部位较多，水管局部出现破损，导致开挖面水压仅为0.16MPa，压力不足。

是

3

风钻数量不够

调查分析

平均每个开挖面配备风钻总数量为25把，能满足现场施工需要。

有效使用风钻数量相对较少，需加强了风钻的维修保养及零配件采购质量。

否

4

爆破药量不够

调查分析

炸药单耗平均1.02kg/m3，未能有效形成临空面，爆破进尺效果欠佳，在同类硬岩隧道中单耗相对偏低。

是

5

炮眼深度及位置不当

调查分析

掏槽眼及周边眼炮眼数量、位置能满足爆破设计要求，但少部分钻眼未能考虑其钻孔角度影响，钻孔尾部未能在同一平面上，致使爆破成型欠佳。

是

6

司钻人员数量不足

现场验证

掌子面司钻工人计划为22人，实际为20人，平均每人钻孔数量约为8孔，数量较多，钻孔时间增加。

否

7

工人司钻欠熟练

调查分析

开挖队工人变动频繁，司钻水平参差不齐，熟练程度不够。

是

8

工人责任心较差

调查分析

奖励制度未能及时兑现到人，不能调动施工积极性，责任心较差。

否

9

放样间距过大

现场验证

周边眼测量放样间距为70cm，炮眼间距50cm，司钻人员掌握轮廓线经验不足，致使开孔角度把握不当，影响爆破效果。

否

10

钻头磨损较大

调查分析

XX隧道花岗岩抗压强度为124Mpa，钻头磨损严重，更换钻头频率较高。

否

11

钻杆易断

调查分析

钻孔深度3.5m，施工人员在同一个孔位钻孔期间未能把握好角度，致使钻杆弯曲，无法拔出，影响爆破质量。

否

12

通风效果较差

现场测试

独头掘进，巷道式通风，施工作业面长，风管破损，漏风率较高。

否

13

岩性坚硬

现场测试

岩性弱风化斑状二长花岗岩，岩性坚硬。

否

14

节理不发育，岩体完整性好

现场验证

节理细密，不发育，岩体完整性好，致使掏槽效果不佳。

否

15

高地温、高地应力，易发生岩爆

现场测试

原岩地温在28～35oC，最大埋深710米，易发生岩爆。

是

六、制定对策

上述要因确认表中共确定了5个主要原因，有关地质条件的1个主要因素是人为无法改变的，现针对其余的4个主要原因采取对策如下：

表6对策表

序号

主要原因

对策

目标

措施

地点

时间

负责人

1

水压不够

保证钻孔水源，增大水压。

满足钻孔水压0.25MPa。

设置循环蓄水池；增加增压泵；及时维护及修补破损的高压水管。

XX隧道

20XX.7.1

2

爆破药量不够

不断优化爆破设计参数。

掏槽眼爆破能形成有效临空面。

适当加大掏槽眼、掘进眼药量，并坚持炮泥填塞。

XX隧道

20XX.7.15

3

钻孔深度及位置欠佳

加强测量放样及钻孔控制力度。

控制爆破成型质量，控制好超欠挖。

加密测量周边眼放样间距，加强钻孔位置控制，并丈量孔深。

XX隧道

20XX.7.15

4

工人司钻水平熟练

加强培训。

在规定时间内高质量完成钻孔。

加强工人培训工作，室内培训及现场传授相结合。

XX隧道

20XX.7.20

七、对策实施

实施一：

增加1台山东双轮公司生产的立式多级离心泵（流量50m3/h,扬程100m，功率22KW，10kgf/cm2，见图2）；项目机械队对洞内高压水管进行一次自检整修，使高压水达到最大利用率；调度调整各分队高压水使用时间和使用量，减少开挖面钻孔时后方作业队高压水使用频率。

改进后的掌子面水压能够满足风钻钻孔的需要。

实施二：

工程部根据现场实际情况和爆破设计规范，同时参考国内同类隧道的成功经验适当调整装药量，并严格炮泥堵塞，提高爆破效果。

爆破效果图详见图3。

图2多级离心泵安装图

图3爆破效果图

实施三：

测量组对开挖轮廓线放样点间距控制在30cm之内。

司钻人员钻孔实行“定人、定孔、定时、定奖罚”，现场技术人员丈量钻孔深度，见图4。

图4测量放样间距图

实施四：

人事部门招收部分熟练的司钻工和爆破工，保证整体技术水平及人员素质；利用现有资源，加强培养司钻工技术水平。

每月组织一次全体开挖人员的大学习，对技术方案、施工安全、职业道德等方面进行集中培训，同时在施工现场，现场由经验丰富的工人对对新进人员进行手把手的传授经验和技艺。

见图5。

八、效果检查

通过QC小组成员不断总结、改进，以及司钻人员的积极配合，影响XX隧道快速掘进的因素得到有效改善，掘进速度达到了既定的目标，开挖平均循环进尺3.05米，而且钻孔时间平均每循环273分钟（较前期缩短18分钟）。

改进后的效果检查见表7，改进后的开挖循环进尺统计表见表8。

表7改进后的影响因素情况调查

序号

主要原因

目标

改进结果

是否达到目标

备注

1

水压不够

满足钻孔水压0.25MPa。

可同时满足双掌子面钻孔水压达到0.28MPa.

是

2

爆破药量不够

掏槽眼爆破能形成有效临空面。

两排斜眼陶槽，增加掏槽眼药量，能有效制造临空面。

是

3

钻孔深度及位置欠佳

控制爆破成型质量，控制好超欠挖。

开挖成型较好，周边眼炮眼痕迹残留率约92%，断面线形超挖小于7cm。

是

4

工人司钻水平熟练

在规定时间内高质量完成钻孔。

平均每人在270分钟内钻孔8个，孔深3.1m～4m，爆破效果较好。

是

表8改进后的开挖循环进尺统计表

组号

断面开挖

（分钟）

断面出渣

（分钟）

扒渣时间

（分钟）

测量时间

（分钟）

开挖进尺

（米）

备注

1

285

185

40

45

3.03

2

290

215

35

40

3.13

3

260

170

30

40

3.02

4

268

185

45

48

3.03

5

270

200

40

32

3.05

6

272

190

50

35

3.05

7

265

185

38

38

3.02

平均值

273

190

40

40

3.05

理想值

275

200

45

40

3.00

说明：

表中数据取自8月份XX隧道开挖循环时间统计表。

经过对上述影响因素的改进，目前XX隧道月平均开挖进尺2XX.5米，较前期单洞平均月开挖进尺提高13.8米，平均线形超挖7.2cm，较前期减少5.6cm。

从8月、9月措施实施效果计算，与前期相比，平均每月可节省人工费及材料费18.6万元。

九、巩固措施

1、将施工过程体会、经验不断加以总结，指导后阶段隧道开挖施工。

2、加强过程控制，严格工序管理，分工明确，责任至人，减少工序衔接时间及非客观原因工序耽误时间。

3、严格内部承包考核兑现，进一步调动施工人员主动性、积极性。

十、总结和下一步打算

XX隧道作为XX南高速公路控制性工程，要继续保持全线隧道施工工艺及质量的领先地位，必须不断摸索、总结与之相适应的施工方法，为后阶段施工提供宝贵的经验。

虽在前期开挖过程中遇到了不少难题，但我们小组成员仍然满怀着信心和热情，通过不断尝试、完善，显著提高了隧道钻爆效率，得到了建设单位、监理单位的充分肯定，取得较好的社会效益及经济效益。

这次QC活动的实施，营造了团结合作、互帮互助的良好工作氛围，QC小组成员的素质也得到了提高。

下一步将就如何预防控制隧道内岩爆进行研究。